CN112272872A - 一种半导体发光元件 - Google Patents
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Abstract
一种半导体发光元件，其包括：导体发光序列，包括发光层；布拉格反射层，位于半导体发光序列的一侧，所述布拉格反射层为第一折射率的第一介质材料层和第二折射率的第二介质材料层重复堆叠分布形成，其中第一折射率低于第二折射率，其中所述第二介质材料层的光学厚度小于第一介质材料层的光学厚度。
Description
技术领域
涉及一种提高发光效率的半导体发光元件，具体涉及一种具有布拉格反射层的半导体发光元件。
背景技术
氮化镓（GaN）基半导体发光元件（LED）应用范围广泛。其中发射混合颜色的光如可见光的半导体发光元件封装件已经应用于背光单元和一般照明等。
为了提高半导体发光元件的发光效率，可以在半导体发光元件芯片的发光面上形成粗糙的表面，或者可以调整明衬底100或外延层的形状，或者在与发光平面相对的芯片安装平面上设置金属反射层或者布拉格反射层结构，以反射向芯片安装平面传播的光。
就在芯片安装平面上设置反射层而言，相对于金属反射层，布拉格反射层所用材料化学性质相对稳定，不存在长期使用后金属易迁移或氧化导致反射率降低的问题，并且反射率高。
为了尽可能的保证布拉格反射层对发光层射向其表面和内部的光具有高反射率，对于氮化镓（GaN）基半导体发光元件，包括近紫外、蓝光和绿光芯片来说，现有传统布拉格反射层结构是通过至少两个膜堆堆叠得到的，具体结构包含多层光学厚度小于0.25倍的中心波长的膜堆，且同时也包含多层光学厚度大于0.25倍的中心波长的膜堆，其中该中心波长为白光范围的中心波长，通常以550nm计算。这种结构具有如下技术问题：一是，由于高折射率的材料例如氧化钛镀得较厚，相对高折射率的材料对发光层的光的吸收率远大于相对低的折射率材料例如氧化硅的光吸收率，因而整体结构的光吸收率较高；二是，以蓝宝石衬底作为透明衬底为例，其上表面形成包括发光层的氮化镓基半导体发光序列，将布拉格反射层提供至透明衬底的下表面，从发光层发射的一些光在穿过透明衬底后到达布拉格反射层。在这种情况下，光不仅以0°入射角(与布拉格反射层的堆叠方向的夹角为0°，即垂直于布拉格反射层)，而且以偏离0°的角度进入布拉格反射层。特别的是，在采用图案化蓝宝石衬底(PSS)的结构中，光被形成在衬底上表面的图案散射，从而增加了到达衬底的下表面的光的入射角。在图案化的蓝宝石衬底的结构中，大于0°的倾斜入射角的光量增加。由于大量的光以较大入射角到达衬底的下表面，特别的是，在采用图案化的蓝宝石衬底(PSS)的结构中，所以必须考虑不仅针对入射角为0°的反射率，还需要大于0°的光的反射率来对布拉格反射层进行设计。然而传统的布拉格反射层结构在半导体发光元件中对于大角度的反射率较差，因而整体的反射率较低。
发明内容
本发明一方面提供一种提升出光效率的半导体发光元件，其包括：半导体发光序列，包括发光层；布拉格反射层，位于半导体发光序列的一侧，所述布拉格反射层为第一折射率的第一介质材料层和第二折射率的第二介质材料层重复堆叠分布形成，其中第一折射率低于第二折射率，其中所述第二介质材料层的光学厚度小于第一介质材料层的光学厚度。
优选地，其中所述第二介质材料层的光学厚度小于等于λ/4，其中λ为550nm。
优选地，其中至少两层第二介质材料层的光学厚度小于λ/4，所有的第二介质材料层大于等于0.04λ。
优选地，其中所述的第一介质材料层的光学厚度大于等于λ/4。
优选地，至少两层第一介质材料层的光学厚度为大于λ/4，所有的第一介质材料小于等于3λ。
优选地，其中至少一半层数的第一介质材料的厚度为大于λ/4，至少一半的层数的第二介质材料层的光学厚度为小于λ/4。
优选地，其中所述的第一介质材料层的光学厚度都高于λ/4，第二介质材料层的光学厚度都低于λ/4。
优选地，布拉格反射层包括多层第一介质材料层和多层第二介质材料层，其中多层第一介质材料层之间的光学厚度总体标准偏差值大于多层第二介质材料层之间的光学厚度总体标准偏差值。
优选地，半导体发光序列提供峰值波长介于380~480nm之间的发光辐射，所述的布拉格反射层包括第一区域和较第一区域更远离半导体发光序列的第二区域，其中第一区域的第一介质材料层的平均光学厚度高于第二区域的的第一介质材料层的平均光学厚度。
优选地，所述的第一区域的第一介质材料层的光学厚度介于0.4λ~3λ范围之间。
优选地，所述的第二区域的第一介质材料层的光学厚度介于λ/4与λ之间。
优选地，半导体发光序列提供峰值波长介于490~550nm之间，所述的布拉格反射层的第二介质材料层的光学厚度主要介于0.04λ~λ/4之间。
优选地，其中所述第一介质材料层为氧化硅，第二介质材料层为氧化钛。
优选地，其中半导体发光序列的辐射波长为380~550nm。
优选地，所述的半导体发光序列与布拉格反射层之间具有一透明衬底。
优选地，布拉格反射层具有临近透明衬底的第一层，第一层的厚度高于布拉格反射层的其它层，并且第一层为第一介质材料层。
优选地，所述布拉格反射层位于半导体发光序列一侧，透明衬底位于半导体发光序列的另外一侧。
优选地，布拉格反射层具有临近半导体发光序列的第一层，第一层的厚度高于布拉格反射层的其它层，并且第一层为第一介质材料层。
本发明第二方面提供一种发光装置，其包括发明第一方面的半导体发光元件。
优选地，包括密封树脂，密封树脂中包括或不包括荧光转换材料，位于所述的半导体发光元件的至少一侧。
本发明具有如下技术效果：
通过将相对高折射率的第二介质材料层的光学厚度设置为都小于第一介质材料层的光学厚度，降低第二介质材料层的相对厚度，相对于现有的布拉格反射层的设计，可以极大的降低布拉格反射层结构整体的光吸收率，将相对低折射率的第一介质材料层的光学厚度设置为都大于第二介质材料层的光学厚度，不仅对来自于发光层的接近直角的方向的光（即小入射角度的光）的反射率高，还对在偏离直角的方向的光（即大入射角度的光）也展现出良好的反射率，以改善整体的发光效率。
附图说明
包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图并入到本说明书中，并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的示例性实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明的实施例一的半导体发光元件芯片的侧面剖视图。
图2~4分别是本发明的实施例一的中心波长为410nm、450nm和520nm的半导体发光元件芯片上安装的布拉格反射层的光学厚度/550nm和第一介质材料层和第二介质材料层堆叠顺序的曲线图。
图5~7是描绘图2~4的中心波长为410nm、450nm和520nm的半导体发光元件芯片上安装的布拉格反射层的反射率的曲线图。
图8是根据本发明的实施例二半导体发光元件的侧面剖视图。
图9是根据本发明的实施例三半导体发光元件封装件的侧面剖视图。
附图标记说明
100、200：透明衬底；102、202：第一导电型半导体层；103、203：发光层；104、204：第二导电型半导体层；105：电流阻挡层；106：透明导电层；107：第一电极；108：第二电极；109：保护层；110、208：DBR层；111：金属反射层；205：第一金属电极；206：第二金属电极；207：间隔层；209：第一焊盘；210：第二焊盘；300：封装支架；301：第一封装电极；302：第二封装电极；303：固晶胶；304：半导体发光元件；305：电极引线；306：封装树脂。
具体实施方式
在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施并且不应该被解释为局限于这里阐述的示例性实施例。相反，提供这些示例性实施例使得本公开是全面的，并且将把本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，为清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。附图中相同的附图标记表示相同的元件。
实施例一
如图1所示的是根据本发明实施例的一个半导体发光元件的剖面图。
所述半导体发光元件，其包括：透明衬底100、第一导电型半导体层102、发光层103和第二导电型半导体层104构成的半导体发光序列、布拉格反射层110。
透明衬底100设置在半导体发光序列与布拉格反射层之间。透明衬底100例如蓝宝石基或者氮化镓基。透明衬底100的表面上可以具有图案，如具有图案化的蓝宝石透明衬底100（PSS）。透明衬底100可以是适合于在表面生长GaN基半导体发光序列，也可以适用于通过键合工艺于其表面支撑GaN基半导体发光序列。
半导体发光序列堆叠在位于透明衬底100的一侧，包括第一导电型半导体层102、第二导电型半导体层104、和设置在第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间的发光层103。其中，第一导电型和第二导电型指的是相反的导电型。例如，第一导电型可以为n型，第二导电型可以为p型，或者反之亦然。
第一导电型半导体层102、发光层103和第二导电型半导体层104可以由GaN基化合物半导体材料形成，即，由（Al，In，Ga）N形成。发光层可以由发射期望波长的光，例如，近紫外、蓝光和绿光。第一导电型半导体层和/或第二导电型半导体层具有单层结构或多层结构。另外，发光层可以具有单量子阱结构或多量子阱结构。可以设置缓冲层在透明衬底100与第一导电型半导体层之间以提升半导体发光序列堆叠在透明衬底100上的质量。
这些半导体层可以通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）或分子束外延（MBE）形成，并且可以通过蚀刻第二导电型半导体层和发光层以暴露第一导电型半导体层的部分区域。
半导体发光元件芯片还可以包括电流阻挡层105、透明导电层106、第一电极107、第二电极108。半导体发光元件可以是例如正装型发光元件。因而，透明导电层、第一电极、第二电极的详细形状和位置可以被设计为以适用于正装型半导体发光元件。
本实施例中，透明导电层106可以形成在第二导电型半导体层104上。透明导电层106可以由例如氧化铟锡（ITO）或Ni/Au形成。透明导电层106的电阻率比第二导电型半导体层104的电阻率小，并且透明导电层106用于横向传播电流。第一电极107（例如，n电极）形成在第一导电型半导体层上（例如n性半导体层），第二电极108（例如，p电极）形成在透明导电层上。p电极可以通过透明导电层电连接到第二导电型半导体层104。
本实施例中所述的半导体发光元件的主要出光面位于半导体发光序列的远离透明衬底100的一侧，布拉格反射层110位于透明衬底100的一侧，在发光层中生成的光在布拉格反射层110中反射，以便向半导体发光序列的远离衬底一侧发射出去。
所述布拉格反射层110为第一折射率的第一介质材料层和第二折射率的第二介质材料层重复堆叠分布形成，第一折射率低于第二折射率。
第一介质材料层可以是氧化硅层，且第二介质材料层可以是氧化钛层。例如，氧化硅层可具有约1.47（波长为550nm处测试出来的值）的折射率，且氧化钛层可具有约2.43（波长为550nm处测试出来的值）的折射率。其中，氧化硅层和氧化钛层的电介质层具有高透光率、易沉积和相对大的折射率差异。应当被理解的是，本发明的第一介质材料层和第二介质材料层并不限于氧化硅层和氧化钛层。
所述第二介质材料层的光学厚度都小于第一介质材料层的光学厚度，第二介质材料层相对第一介质材料层折射率高，光吸收率相对于第一介质层的光吸收率更高，第二介质材料层的光学厚度具有更低的厚度可以极大的降低布拉格反射层结构整体的光吸收率。所述第一介质材料层的光学厚度设计为都大于第二介质材料层的光学厚度，可对380~550nm辐射波长范围内的小角度范围以及大角度范围的入射光例如40°到50°范围都展现出高反射率。
第一介质材料层和第二介质材料层的光学厚度等于几何厚度*折射率。其中折射率是以550 nm作为辐射波长进行理论计算或者测试出来的值。
作为一个实施方式，如图2~4所示，分别适用于反射UV410nm、蓝光450nm和绿光520nm的三个峰值波长的发光元件的布拉格反射层110的光学厚度和堆叠顺序的曲线图。布拉格反射层110包括第一介质材料层和第二材料重复堆叠共41层，其包括20对（第1~40层）第一介质材料层和第二介质材料层，以及第41层为第一介质材料层。从第1对增加到第20对时，介质对距离透明衬底100越来越远。
所述的第二介质材料层的光学厚度较佳的都小于等于λ/4，以尽量减少吸光，更佳的，至少两层第二介质材料层的光学厚度小于λ/4，或者至少一半数的第二介质材料层的光学厚度小于λ/4，或者进一步的，全部的第二介质材料层的光学厚度小于λ/4。
当第二介质材料层的光学厚度小于等于λ/4，λ为550nm，较佳的，所述第一介质材料层的光学厚度大于等于λ/4，以对大角度入射光例如40°到50°范围都展现出高反射率。较佳的，至少两层第一介质材料层的光学厚度大于λ/4，或者可选的，至少一半数的第一介质材料层的光学厚度大于λ/4，或者进一步的，全部的第一介质材料层的光学厚度大于λ/4。较佳的，第一介质材料层的厚度小于等于3λ，更厚的第二介质材料层的光学厚度并不是必须的，会造成严重吸光。更佳的所述第一介质材料层的厚度介于λ/4~1.5λ之间。
较佳的，第二介质材料层的光学厚度都要大于等于0.04λ，在制作工艺过程中，更低的光学厚度较难准确控制获得，影响光反射率。
较佳的，所述布拉格反射层包括的第一介质材料层和第二介质材料层重复堆叠的对数为5~35对。
更佳的，第一介质材料层和第二介质材料层均为多层，多层第一介质材料层之间的光学厚度的总体标准偏差值大于多层第二介质材料层之间的光学厚度或总体标准偏差值，通过第一介质材料层的光学厚度的相对较大偏差的设计，以有利于提升大角度的反射率。
如图2~3所示，半导体发光序列提供峰值波长介于380~480nm之间的发光辐射，所述的布拉格反射层110包括第一区域和较第一区域更远离半导体发光序列的第二区域，其中第一区域的第一介质材料层的平均光学厚度高于第二区域的第一介质材料层的平均光学厚度，通过临近半导体发光序列的一侧的第一区域的第一介质材料层相对更高厚度设计，由此可有利于提升短波长380~480nm之间大角度的光的反射率。其中第一区域包括最临近半导体发光序列的第一层开始至第n层第一介质材料层，第二区域包括第n层以后的连续多层第一介质材料层以及或者第n层以后的所有第一介质材料层。较佳的，所述的第一区域的第一介质材料层的光学厚度介于0.4λ~3λ范围之间，所述的第二区域的第一介质材料层的光学厚度介于λ/4与λ之间。
如图4所示，半导体发光序列提供峰值波长介于490~550nm之间的辐射，所述的布拉格反射层110的第二介质材料层的光学厚度主要介于0.04λ~0.25λ之间。
此外，如图2~4所示，布拉格反射层110，还可以包括设置在最临近半导体发光序列或者衬底的第一层，第一层为第一介质材料层，第一层比其它的第一介质材料层更大的光学厚度，并且第一层折射率相对较低，可增强反射。布拉格反射层110还包括设置在最远离半导体发光序列或者衬底的最后一层，其中最后一层可以是第一介质材料层或者第二介质材料层，并无需特别限制。
图5~7示出的是图2~4所示的三个布拉格反射层110分别设置在峰值波长分别为410nm、450nm和520nm以及辐射波长范围分别为390~440nm、430~480nm和500~550nm的发光元件内部的反射率模拟结果，以及三个传统布拉格反射层分别设置在峰值波长分别为UV410nm、蓝光450nm和绿光520nm的半导体发光元件内部的反射率的模拟结果。传统布拉格反射层结构在峰值波长分别为410nm、450nm和520nm的发光元件内部均是通过至少两个膜堆堆叠得到的，具体结构包含多层光学厚度小于0.25倍的中心波长的膜堆，且同时也包含多层光学厚度大于0.25倍的中心波长的膜堆，该中心波长为550nm。如图2~4所示的三个布拉格反射层110均对0~40°范围内入射角的三个峰值波长处的辐射表现出至少90%以上的反射率，并且50°入射角的三个峰值波长处的辐射均表现出至少80%以上的反射率，此外与传统的布拉格反射层相比，对大角度40~50°的三个峰值波长处的辐射的反射率均高于传统的布拉格反射层的相应反射率。由此可见，通过较高的第一介质材料层的光学厚度搭配较低的第二介质材料层的光学厚度，不仅能够解决第二介质材料层的吸光问题，还对介于380~550nm之间的小角度以及大角度范围的入射光展现出更高的反射率。
可选的，金属反射层111可以设置在布拉格反射层110的远离透明衬底100的一侧，金属反射层111与布拉格反射层110的组合可以使入射光反射率更高。金属反射层111也可促进半导体发光元件产生的热能够有效地消散。
可利用诸如离子辅助沉积设备形成布拉格反射层110可以形成在透明衬底100的另一侧。
本发明通过布拉格反射层110的设计，有效提升发光层辐射的光的出光效率。
实施例二
如图8所示，不同于实施例一的是，本实施例提供另外一种半导体发光元件，倒装发光二极管，其中布拉格反射层208位于半导体发光序列的一侧，所述的透明衬底200位于半导体发光序列的另一侧，所述的半导体发光元件的主要出光面位于透明衬底100的一侧，因此布拉格反射层208主要将发光层辐射的光反射至衬底的一侧出光。第一金属电极205和第二金属电极206局部的设置在半导体发光序列一侧，并且位于布拉格反射层208与半导体发光序列之间，用于分别电性连接第一导电型半导体层202和第二导电型半导体层204。布拉格反射层208的远离半导体发光序列的一侧还包括第一焊盘209和第二焊盘210，布拉格反射层208上还包括开口，第一焊盘209和第二焊盘210分别通过开口连接第一金属电极205和第二金属电极206。
布拉格反射层208与半导体发光序列之间也可以设置电流扩展层或者电流阻挡层，用于改善电流扩散。
布拉格反射层208具有最临近半导体发光序列一侧的第一层，较佳的第一层是第一介质材料层，具有相对更低的折射率。可以由PECVD工艺获得第一层，相对于蒸镀镀膜工艺获得的第一介质材料层更佳致密，由PECVD工艺获得的第一层能够保护半导体发光序列的表面和侧壁不被布拉格反射层的蒸镀镀膜工艺破坏。该第一层包括但不限于是氧化硅。布拉格反射层208具有紧邻第一层的第二层可以是第二介质材料层；或者该第一层可以是第一介质材料层，由PECVD先生长第一厚度以及接着由蒸镀镀膜工艺获得的第二厚度，其中PECVD工艺获得的第一介质材料层相对于蒸镀镀膜工艺获得的第一介质材料层更佳致密。该第一厚度以及第二厚度的第一层并没有形貌上的明显区别，即通过SEM或TEM等电镜图不能明显看出第一层包括第一厚度部分和第二厚度部分。
布拉格反射层208、透明衬底、半导体发光序列的其它设计与实施例一基本相同，在此不再赘述。
本发明通过布拉格反射层的设计，有效提升倒装发光二极管的出光效率。
实施例三
如图9所示的是，本发明的示例性实施例的包括半导体发光元件芯片封装件的侧面剖视图。半导体发光元件封装件包括封装支架300、半导体发光元件304、引线305和密封树脂306。封装支架300可以由塑料树脂形成或者陶瓷支架构成，包括第一封装电极301和第二封装电极302。本实施例中所述的半导体发光元件304如图2所示的正装发光二极管，通过固晶胶303固定在第二封装电极302上，并且半导体发光元件304的第一电极和第二电极分别通过电极引线305连接至第一封装电极301和第二封装电极302上。半导体发光元件封装件发射具有蓝光或者混合颜色（例如，白色）的光。例如半导体发光元件芯片发射蓝光波段的光，例如峰值波长为450nm的光，封装件包括用于对半导体发光元件芯片进行保护的透明的密封树脂306，也提供相应蓝光波段的光辐射。或者封装件为了发射白色的光，可以包括用于对从半导体发光元件芯片发射的光进行波长转换的荧光转换材料。荧光转换材料可以设置在密封树脂306中。密封树脂306可通过点胶或贴膜的方式覆盖在半导体发光元件芯片的至少一侧，但不限于此。荧光转换材料可以是红色与绿色组合的荧光转换材料，或者黄色磷光体或者红黄绿组合的荧光转换材料。本发明由于半导体发光元件芯片具有高反射效率布拉格反射层使发光层中产生的光的发射效率高，从而可以提升整个半导体发光元件封装件的发光效率。
尽管已经结合附图参照一些示例性实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员将清楚的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明做出各种修改和改变。因此，应该理解的是，仅通过举例说明的方式提供了实施例，并且给出实施例以向本领域技术人员提供本发明的完全公开并提供对本发明的全面理解。因此，本发明意图覆盖这些修改和变形，只要这些修改和变形落在权利要求和它们的等同物的范围内。
Claims (20)
1.一种半导体发光元件，其包括：
半导体发光序列，包括发光层；
布拉格反射层，位于半导体发光序列的一侧，
所述布拉格反射层为第一折射率的第一介质材料层和第二折射率的第二介质材料层重复堆叠分布形成，其中第一折射率低于第二折射率，其中所述第二介质材料层的光学厚度小于第一介质材料层的光学厚度。
2.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：其中所述第二介质材料层的光学厚度小于等于λ/4，其中λ为550nm。
3.根据权利要求2所述的一种半导体发光元件，其特征在于：其中至少两层第二介质材料层的光学厚度小于λ/4，所有的第二介质材料层大于等于0.04λ。
4.根据权利要求2所述的一种半导体发光元件，其特征在于：其中所述的第一介质材料层的光学厚度大于等于λ/4。
5.根据权利要求2的一种半导体发光元件，其特征在于：其中至少两层第一介质材料层的光学厚度为大于λ/4，所有的第一介质材料小于等于3λ。
6.根据权利要求2的一种半导体发光元件，其特征在于：其中至少一半层数的第一介质材料的厚度为大于λ/4，至少一半的层数的第二介质材料层的光学厚度为小于λ/4。
7.根据权利要求2的一种半导体发光元件，其特征在于：其中所述的第一介质材料层的光学厚度都高于λ/4，第二介质材料层的光学厚度都低于λ/4。
8.根据权利要求2的一种半导体发光元件，其特征在于：布拉格反射层包括多层第一介质材料层和多层第二介质材料层，其中多层第一介质材料层之间的光学厚度总体标准偏差值大于多层第二介质材料层之间的光学厚度或者总体标准偏差值。
9.根据权利要求2的一种半导体发光元件，其特征在于：半导体发光序列提供峰值波长介于380~480nm之间的发光辐射，所述的布拉格反射层包括第一区域和较第一区域更远离半导体发光序列的第二区域，其中第一区域的第一介质材料层的平均光学厚度高于第二区域的的第一介质材料层的平均光学厚度。
10.根据权利要求9的一种半导体发光元件，其特征在于：所述的第一区域的第一介质材料层的光学厚度介于0.4λ~3λ范围之间。
11.根据权利要求9的一种半导体发光元件，其特征在于：所述的第二区域的第一介质材料层的光学厚度介于λ/4与λ之间。
12.根据权利要求2的一种半导体发光元件，其特征在于：半导体发光序列提供峰值波长介于490~550nm之间，所述的布拉格反射层的第二介质材料层的光学厚度主要介于0.04λ~λ/4之间。
13.根据权利要求1的一种半导体发光元件，其特征在于：其中所述第一介质材料层为氧化硅，第二介质材料层为氧化钛。
14.根据权利要求1的一种半导体发光元件，其特征在于：其中半导体发光序列的辐射波长为380~550nm。
15.根据权利要求1的一种半导体发光元件，其特征在于：所述的半导体发光序列与布拉格反射层之间具有一透明衬底。
16.根据权利要求15的一种半导体发光元件，其特征在于：布拉格反射层具有临近透明衬底的第一层，第一层的光学厚度高于布拉格反射层的其它层，并且第一层为第一介质材料层。
17.根据权利要求1的一种半导体发光元件，其特征在于：所述布拉格反射层位于半导体发光序列一侧，透明衬底位于半导体发光序列的另外一侧。
18.根据权利要求17的一种半导体发光元件，其特征在于：布拉格反射层具有临近半导体发光序列的第一层，第一层的光学厚度高于布拉格反射层的其它层，并且第一层为第一介质材料层。
19.一种发光装置，其包括前述1~18任一项权利要求的半导体发光元件。
20.根据权利要求19所述的半导体发光装置，其特征在于：包括密封树脂，位于所述的半导体发光元件的至少一侧，其中密封树脂中包括或不包括荧光转换材料。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113471342A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-01 | 厦门士兰明镓化合物半导体有限公司 | Led外延结构以及led芯片 |
| CN113826223A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-12-21 | 厦门三安光电有限公司 | 半导体发光元件、半导体发光器件及显示装置 |
| CN114373845A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-19 | 厦门三安光电有限公司 | 倒装发光二极管和半导体发光装置 |
| CN116014050A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-25 | 淮安澳洋顺昌光电技术有限公司 | 一种发光元件 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104425658A (zh) * | 2013-09-10 | 2015-03-18 | 银泰科技股份有限公司 | 半导体发光组件 |
| CN205319184U (zh) * | 2015-12-16 | 2016-06-15 | 李乃义 | 发光二极管封装结构 |
| CN106887498A (zh) * | 2015-12-16 | 2017-06-23 | 李乃义 | 发光二极管封装结构及其制造方法 |
| CN109001857A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-12-14 | 西安电子科技大学 | 一种提高能量传输效率的改进型平板光波导阵列结构 |
| CN209981278U (zh) * | 2019-04-08 | 2020-01-21 | 上海视涯信息科技有限公司 | 一种具备分布式布拉格反射镜的有机发光显示装置 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104425658A (zh) * | 2013-09-10 | 2015-03-18 | 银泰科技股份有限公司 | 半导体发光组件 |
| CN205319184U (zh) * | 2015-12-16 | 2016-06-15 | 李乃义 | 发光二极管封装结构 |
| CN106887498A (zh) * | 2015-12-16 | 2017-06-23 | 李乃义 | 发光二极管封装结构及其制造方法 |
| CN109001857A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-12-14 | 西安电子科技大学 | 一种提高能量传输效率的改进型平板光波导阵列结构 |
| CN209981278U (zh) * | 2019-04-08 | 2020-01-21 | 上海视涯信息科技有限公司 | 一种具备分布式布拉格反射镜的有机发光显示装置 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113826223A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-12-21 | 厦门三安光电有限公司 | 半导体发光元件、半导体发光器件及显示装置 |
| CN113826223B (zh) * | 2021-06-25 | 2023-10-20 | 厦门三安光电有限公司 | 半导体发光元件、半导体发光器件及显示装置 |
| CN113471342A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-01 | 厦门士兰明镓化合物半导体有限公司 | Led外延结构以及led芯片 |
| WO2023273374A1 (zh) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | 厦门士兰明镓化合物半导体有限公司 | Led外延结构和led芯片 |
| CN114373845A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-19 | 厦门三安光电有限公司 | 倒装发光二极管和半导体发光装置 |
| CN114373845B (zh) * | 2021-12-28 | 2024-01-05 | 厦门三安光电有限公司 | 倒装发光二极管和半导体发光装置 |
| CN116014050A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-25 | 淮安澳洋顺昌光电技术有限公司 | 一种发光元件 |
| CN116014050B (zh) * | 2022-12-30 | 2024-02-20 | 淮安澳洋顺昌光电技术有限公司 | 一种发光元件 |
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